Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения
Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для защиты бытового или производственного оборудования от перегрева и/или переохлаждения, преимущественно для защиты аккумулятора автомобиля в условиях безгаражного хранения.
Техническая задача, решаемая в предполагаемой полезной модели, заключается в повышении эффективности защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения при снижении энергозатрат.
Поставленная задача решается тем, что устройство для включает средство теплоизоляции и средство обогрева защищаемого оборудования. Устройство дополнительно снабжено блоком контроля и управления, выполненным в виде датчика температуры окружающей среды, датчика температуры защищаемого оборудования и управляющего элемента, причем, блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием, нагревательным Элементом и окружающей средой.
Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения может быть дополнительно снабжено блоком питания нагревательного элемента для обеспечения его эффективной работы при отсутствии стационарных источников питания.
Блок питания нагревательного элемента может быть выполнен в виде аккумулятора, генератора, стационарной электрической сети. Также в качестве блока питания может быть использовано само защищаемое оборудование, например, если речь идет о защите аккумулятора автомобиля.
Для увеличения эффективности защиты и упрощения работы с предлагаемым устройством целесообразно дополнительно снабдить его блоком информации о состоянии защищаемого оборудования и/или связанных с защищаемым оборудованием узлов и агрегатов.
Блок информации может быть выполнен в виде консоли светодиодов или цифрового дисплея.
1 н.п. ф-лы, 1 фиг.
Предполагаемая полезная модель относится к устройствам для защиты бытового или производственного оборудования от перегрева и/или переохлаждения, преимущественно для защиты аккумулятора автомобиля в условиях безгаражного хранения.
Из уровня техники известна система подогрева двигателя внутреннего сгорания, в которой в качестве источника теплоты принят тепловой аккумулятор фазового перехода, утилизирующий и аккумулирующий тепловую энергию отработавших газов ДВС и состоящий из наружного корпуса, слоя тепловой изоляции и теплоаккумулирующего ядра, в котором находится теплоаккумулирующий материал, претерпевающий обратимый фазовый переход плавление-кристаллизация, и газовый трубный теплообменник. Последний используется как для накопления теплоты посредством пропускания через него потока отработавших газов, так и для отдачи теплоты за счет организации вынужденного движения воздуха по воздушной магистрали, состоящей из воздуховодов, воздушного фильтра и вентилятора, подающего горячий воздух в картерное пространство двигателя. В картерном пространстве двигателя воздух подогревает его коренные и шатунные подшипники, а также моторное масло (см. патент РФ 
2170851 на изобретение, МПК 7 F02N 17/00, 20.07.2001).
Данная система подогрева эффективна для мобильных машин с непродолжительным временем безгаражного хранения (4-6 часов) при температурах окружающего воздуха до -30°С, при этом включение вентилятора осуществляют за 2-3 часа перед пуском двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для тепловой подготовки автомобиля, включающее герметичный теплоизоляционный кожух, в котором расположен тепловой аккумулятор, представляющий собой фазопереходный теплоаккумулирующий материал, размещенный в герметичной теплопроводящей емкости, при этом теплоизоляцией снабжен расширительный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и внутренняя сторона капота автомобиля (см. патент РФ 96068 на полезную модель, МПК В60Н 1/00, 20.07.2010).
Недостатком данного устройства является отсутствие защиты оборудования от высоких температур окружающей среды, а также невозможность регулирования времени включения/выключения теплового аккумулятора в зависимости от условий окружающей среды и температуры защищаемого оборудования.
Техническая задача, решаемая в предполагаемой полезной модели, заключается в повышении эффективности защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения при снижении энергозатрат.
Поставленная задача решается тем, что устройство, включающее средство теплоизоляции и средство обогрева защищаемого оборудования, дополнительно снабжено блоком контроля и управления, выполненным в виде датчика температуры окружающей среды, датчика температуры защищаемого оборудования и управляющего элемента, причем, блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой.
Предлагаемая совокупность признаков устройства позволит обеспечить наиболее оптимальные условия для защиты оборудования. Выполнение связи блока контроля и управления с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой позволит повысить эффективность защиты оборудования за счет учета всех факторов. При этом могут быть использованы резервы самого защищаемого оборудования, что приведет к существенному снижению энергозатрат.
Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения может быть дополнительно снабжено блоком питания нагревательного элемента для обеспечения его эффективной работы при отсутствии стационарных источников питания.
Блок питания нагревательного элемента может быть выполнен в виде аккумулятора, генератора, стационарной электрической сети. Также в качестве блока питания может быть использовано само защищаемое оборудование, например, если речь идет о защите аккумулятора автомобиля.
Для увеличения эффективности защиты и упрощения работы с предлагаемым устройством целесообразно дополнительно снабдить его блоком информации о состоянии защищаемого оборудования и/или связанных с защищаемым оборудованием узлов и агрегатов.
Блок информации может быть выполнен в виде консоли светодиодов или цифрового дисплея.
Предлагаемое устройство иллюстрируется фигурой, на которой представлено защищаемое оборудование 1 и теплоизоляция 2, например, в виде теплоизоляционного кожуха или теплоизоляционного покрытия. Блок контроля и управления включает датчик 3 температуры окружающей среды, датчик 4 температуры защищаемого оборудования и управляющий элемент 5. Блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием 1, нагревательным элементом 6 и окружающей средой.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Осуществляют теплоизоляцию нагревательного элемента 6 и защищаемого оборудования 1, например, размещают их в теплоизоляционном кожухе 2. Датчики 3 и 4 осуществляют постоянный контроль температуры окружающей среды и защищаемого оборудования 1. Теплоизоляционный кожух 2 предохраняет защищаемое оборудование 1 от воздействия окружающей среды. При температуре окружающей среды в пределах комфортной датчик 4 отключается и работает только датчик 3, контролирующий температуру окружающей среды. При этом управляющий элемент 5 подает сигнал или команду на выключение нагревательного элемента 6, если он был включен ранее. При снижении температуры окружающей среды ниже комфортной для защищаемого оборудования работают оба датчика 3 и 4. Когда температура защищаемого оборудования 1 достигнет заданной критической точки, управляющий элемент 5 подает сигнал или команду на включение нагревательного элемента 6. После прогрева защищаемого оборудования 1 до установленной температуры датчик 4 передает сигнал на управляющий элемент 5, который подает сигнал или команду на отключение нагревательного элемента 6.
Исходя из условий комфортной температуры для конкретного оборудования 1, после включения нагревательного элемента 6, сигнал на отключение также может быть подан через заданный интервал времени, определяемый из соотношения:
где:
Т - время включения нагревательного элемента, мин.;
V - объем защищаемого оборудования, литры;
t2 - конечная температура нагрева, град.С;
t1 - начальная температура нагрева, град.С;
W - мощность нагревательного элемента, кВт;
0,00117 - удельный коэффициент, зависящий от свойств материалов защищаемого оборудования и материалов и герметичности термоизоляции.
Далее аналогично - под контролем температуры окружающей среды и защищаемого оборудования 1 производят периодическое включение и выключение нагревательного элемента 6, обеспечивая наиболее комфортные температурные условия для работы защищаемого оборудования 1 и оптимальный расход энергии.
Пример конкретного исполнения предлагаемого устройства для защиты автомобильных и промышленных аккумуляторов от перегрева и/или переохлаждения.
Защищаемое оборудование 1 (аккумулятор) находится внутри теплоизоляционного кожуха 2, выполненного в виде термоса. Влияние температуры окружающей среды на аккумулятор в этом случае минимальное. Нагревательный элемент находится в непосредственном контакте с аккумулятором. Для этого его укладывают между дном теплоизоляционного кожуха 2 и дном аккумулятора 1. Управляющий элемент 5 в виде терморегулятора крепится сбоку аккумулятора на двусторонний скотч. Датчики температуры 3 и 4 крепятся к теплоизоляционному кожуху 2 соответственно снаружи и изнутри. Провода от терморегулятора в установленной последовательности крепятся к клеммам аккумулятора, затем колодка со светодиодами (блок информации 7) крепится на плотно закрывающуюся крышку аккумулятора.
После запуска двигателя и экспресс-диагностики генератора, по сигналу термодатчика 4 управляющий элемент 5, выполненный в виде терморегулятора, подает команду на включение нагревательного элемента 6, который работает до тех пор, пока температура внутри теплоизоляционного кожуха 2 не достигнет +25°С. После достижения температуры в теплоизоляционном кожухе 2+25°С, нагревательный элемент 6 отключается и не включается до тех пор, пока температура не опустится до +20°С. Далее нагревательный элемент 6 поддерживает температуру аккумулятора в диапазоне (+20 град.С - +25 град.С).
Блок информации 7 о состоянии защищаемого оборудования 1 и/или связанных с ним узлов и агрегатов в конкретном случае выполнен в виде внешней консоли светодиодов для экспресс-диагностики работы генератора. Это устройство, которое посредством колонки светодиодов с разным цветом свечения информирует водителя о работе генератора. Например, желтый цвет указывает на работу генератора в режиме недозаряда, красный - в режиме перезаряда, а зеленый - в нормальном режиме работы генератора. Это позволяет обнаружить и предотвратить одну из основных причин преждевременного износа и выхода из строя аккумуляторной батареи - недозаряд или перезаряд.
Нагревательный элемент 6, терморегулятор, датчики температуры 3 и 4, и блок информации 7 соединены между собой многожильными проводами.
При заявленных параметрах нагревательного элемента 6 и свойств теплоизоляции (термос), для нагрева на 5 град.С потребуется 2 часа. Остывание на 5 град.С будет длиться около 10 часов (зависит от температуры окружающей среды, герметичности и теплопроводности материалов термоизоляции). Цикличность работы нагревателя с учетом времени остывания (полученная опытным путем) составит 1/5, т.е на 1 минуту нагрева 5 минут перерыва (остывания).
Современные теплоизоляционные материалы позволяют защищать обслуживаемые устройства при низких температурах, (ниже -50 град.С). В термос может быть интегрирован электронный регулятор температуры, который отслеживает температуру, как внешнюю, так и внутри самого термоса, давая возможность автоматически определять необходимость внутреннего обогрева без вмешательства человека. Принцип зима - лето. Встроенный датчик напряжения блокирует работу нагревателя при отклонении питающего напряжения за пределы допустимого.
1. Устройство для защиты оборудования от перегрева и/или переохлаждения, включающее средство теплоизоляции и средство обогрева защищаемого оборудования, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком контроля и управления, выполненным в виде датчика температуры окружающей среды, датчика температуры защищаемого оборудования и управляющего элемента, причем блок контроля и управления связан с защищаемым оборудованием, нагревательным элементом и окружающей средой.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком питания нагревательного элемента.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде аккумулятора.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде стационарной электрической сети.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок питания нагревательного элемента выполнен в виде генератора.
6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве блока питания нагревательного элемента используют самозащищаемое оборудование.
7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком информации о состоянии защищаемого оборудования и/или связанных с защищаемым оборудованием узлов и агрегатов.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок информации выполнен в виде консоли светодиодов.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок информации выполнен в виде цифрового дисплея.
